现代电力系统电量计量采集方式对比及分析

现代电力系统电量计量采集方式对比及分析

唐浩范祺红王雷陈妍李昭

（国网天津市电力公司城南供电分公司天津300201）

摘要：现代化电力技术发展过程对于电能计量方式的可靠性、准确性、唯一性、同时性、安全性以及自动化水平方面都提出了很高的要求。经过对循环抄读法、周期抄读法、符合缺陷以及广播冻结法等采集电量的方式从同时性要求方面进行分析和对比，指出各类采集方式的优缺点，提出应用抄读负荷曲线的方式，能够最大程度的对电量采集数据的准确性进行保证，同时也为电力采集系统中运行水平的提升提出了建议。

关键词：数据采集；计量系统；负荷曲线

在建设电网影响信息化过程中，电能计量在现代电力营销系统中具有重要的作用，电能量的传统结算过程是根据定期人工到现场进行数据抄读，在准确性、实时性以及应用性等方面都有不足存在。其基础是抄表自动化，需要实现对于供电、发电、售电、配电各个方面计量点中采集电表信息的过程。电能计量系统主要是实现供电企业上下网、供电厂以及联络线观看点中的电能计量过程，实现电量数据的分段存储、自动采集、以及统计分析处理的过程。

电能计量系统能够实现对于供电侧、发电计量点中电量数据的采集工作，将供电侧电能数据向营销系统转变。系统中所有功能都需要在准确采集电量数据的基础上建立和应用。在运行系统的过程中，电量数据出现异常的主要因素包括通道、主站以及采集终端等。而因为数据采集方式导致的数据不准问题很容易被忽视。只有在系统中的电能采集数据的准确性得到保证时，才能够使各个相关系统的应用情况实现准确无误。

一、电能计量系统

电能计量系统是由电能采集终端、电能计量表计、主站、通讯网站等部分组成。其中，主站系统中包含应用服务器、数据库服务器、路由器、网路交换机、物理隔离装置、防火墙、通信服务器、GPS时钟、维护工作站、报表、终端服务器、采集服务器以及Modem池等。

二、电能计量系统的主要特点

电能计量系统包含的主要功能有：数据处理、数据采集、数据存储、旁路替代、线损、电量分析统计、计费与考核、网损计算、系统警告、报表管理以及和外界进行连接的接口等。

电能计量装置的技术要求和分类、运行管理、配置原则、计量修理和检定等都需要根据DL/T448执行，各种电能计量装置需要对互感器和电能表进行配置，提升其准确度的等级。

电能计量技术机构还需要对电能计量装置的投运情况建立相应的档案，包含计量工具的型号、精度等级、规格、安装日期、生产厂商、轮换实际、安装地点、检验合格证书、改造情况等信息，也需要包括I、Ⅱ类电能计量装置的工程竣工图以及原理接线图等信息。

因为电量是逐步积累的值，需要经过一定的周期，数据才具备意义，这样的周期一般是5-60min，最小的是1min。与SCADA/EMS系统对比，在实时性上，电能计量系统的要求不高，只是具有准实时要求的系统，而电量数据因为与线损分析以及计费结算、考核有关系，因而更需要对数据的可靠性和准确性加以强调，其具体特点是：

1.准确性

系统中配置电表，需要根据相关的标准和规程中的相关要求，进行符合精度要求的电表以及相对于的PT、CT的配置；在采集数据（电力远端、电表）、传输（数据通道）、计算以及存储（主站）、应用（用户）等环节汇总都需要使用相应的措施，使数据的准确性得到保证，不仅在数值上，还需在数据状态、小数位数以及单位上都需要保证电量数据与电表状态一致，且能够追溯。

2.可靠性

系统中的数据作为电力结算以及交易的根据，需要从多个方面对其安全性进行保证。系统数据库被划分为应用数据库和原始数据库。系统不能够对原始的电量数据进行任何的修改，所有编辑和处理数据的过程都在使用数据库的过程中经过授权来进行的，同时所有的修改过程都需要有相应的标志，并且能够有对应的操作日志便于后续的查询。对外发布的数据需要经过过滤和认可，使机密的信息避免泄漏。同时，系统还支持数据实现人工或者自动备份以及恢复的功能。

系统中具备安全管理的完善措施，将部门和人员进行分组，组内进行权限的分级分配。做到机器、应用、人员的三位一体的管理，使用操作人和授权人分离的修改数据的机制，保证电量计量的严肃性和合法性。

系统使用防火墙技术、物理隔离装置，保证外部系统与本系统之间的隔离，是电力二次系统防护的总体安全方案中的要求得到满足。

4.唯一性

系统设置关口点、结算模型都需要是唯一的，就是说电量结算根据需要是唯一的。

5.同时性

系统的电力数据进行存储时都是带有时标的，统计分析都和电量数据的时标关联，因而系统电量数据在同时性方面具有较高要求，为了使读取电力的同时性得到保证，系统需要和电量采集终端或者电表进行定期的时间同步，是不同电表的数据采集点的师资能够保证统一。

三、对比电量数据采集方式

采集电量一般有直接接入电表方式以及混合接入方式，其中电量采集终端的接入方式使用的比较广泛，本文中主要对电力采集终端接入方式进行讨论。

在电量采集终端接入的方式中，采集电量数据主要分为两个部分：采集终端从表计中进行数据的采集，同时主站系统从采集终端进行数据的采集过程。

1.主站进行数据采集

主站系统使用通信方式，从电量采集终端进行数据的采集。通信方式包含PSTN、专线、调度数据网络平台等，一般使用的通信规约是配套电量系统专用的规约IEC60870-5-102.。

IEC60870-5-102规约对采集历史电量支持，因而也适用非实时通道，例如电话拨号等，但是这种方式应用时，因为其进行定期获取数据，那么在非获取时间段内表计、终端出现异常问题及时发现；如果使用实时通道，当终端、表计出现异常时，能够以事件的方式向主站系统传送，对于异常情况的及时处理是有利的。在电网公司建设数据网络调度的过程中，电能采集终端和主站系统间逐步实现以网络方式作为主通讯方式，备用方式是电话拨号。

主站系统一般是具有断电续传、自动采集以及随机人工召唤采集等采集电量终端数据的功能；同时能够对异常数据进行定时检测，并对这些数据进行人工采集以及自动补召的过程，使数据的完整性得到保证；即使有故障出现在通道中，暂时不能够恢复，还能够经过终端导出数据的功能，在现场实现数据的导出，之后在主站录入，这些方法能够使主站数据的完整性得到保证。

主站中的功能以及相关措施，只对采集终端向主站系统中数据的完整程度进行保证，而主站采集的电量则是电力终端中电表采集过程的数据，同时在加上时标后在终端中存储而形成的。因而，电力数据同时性保证的关键是，采集电量终端采集电表中的数据。

2.采集终端数据

采集电量终端和电表进行通讯，一般使用RS485总线，和电表进行连接，根据一定规约如DLMS、DL/T，使用通讯的方式实现电量数据的读取。

在一般的场站中具有较多的电表数量，将电表分为不同的组，分布与不同的RS485接口进行连接。一方面，电表和采集器的RS485的驱动电路具有有限的负载能力，每条总线上接电表的数据不能太多；另一方面，RS485总线上是一对多的通信方式，在每条RS485总线上，需要按表进行逐步通信的过程，采集数据使各个积分周期中数据的及时采集得到保证，电表需要进行分组连接。

因而，需要设置多个进行电量采集的RS485接口；同时采集器使用并行多任务处理的方式，进行多串口的同时抄表。在RS485总线用于采集数据时，终端电表采集数据的方式是对于电量数据的同时性具有很大程度的影响。

不管是周期抄读法、广播冻结法还是循环抄读法，都是定时冻结电量采集终端中的电力数据，实现采集电量数据的过程。但是电表是计量器具，其中数据具有时标，因而需要从电表中读出。

四、结语

在对现有电表采集方式的分析中，各类方式都有其优势和不足，需要应用符合曲线对其进行分析，找出注意事项，提升电量采集的准确性，为更好发挥电力计量系统的作用提供保障。

参考文献：

［1］赵爱业，周慧寰．用电信息采集系统数据采集异常分析［J］．河北电力技术，2012(1)：10-11

［2］王余全，马晓红，管荑，等．山东电网新一代电能量计量系统研究与应用［J］．电力信息化，2012，10(8)：12．16．